[发明专利]DNA测序和表观基因组分析

说明书

在一个方面，本公开内容描述用于DNA测序和进行表观基因组分析的方法。一般地，所述方法包括将DNA分子的多个拷贝固定在表面上，拉伸所述固定化DNA分子的至少一部分，和测序所述固定化、拉伸的DNA分子的至少一部分。

与相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年8月2日提交的美国临时专利申请序列号61/861,622的优先权，所述临时专利申请通过引用结合到本文中。

发明概述

在一个方面，本公开内容描述用于DNA测序和进行表观基因组分析的方法。一般地，所述方法包括将DNA分子的多个拷贝固定在表面上，拉伸固定化DNA分子的至少一部分，和测序固定化、拉伸的DNA分子的至少一部分。在一些应用中，所述方法可进一步包括探针检测（probing）固定化、拉伸的DNA分子的表观遗传修饰。

在一些实施方案中，测序固定化、拉伸的DNA分子可包括变性固定化、拉伸的DNA分子的至少一部分和使多个探针与拉伸的DNA分子的变性位点的至少一部分杂交。一般地，每个探针可包含至少5个与拉伸的DNA分子变性位点的一条链的至少5个核苷酸互补的核苷酸和鉴定互补核苷酸序列的标签。在这些实施方案的一些中所述标签可为独特的条码。在这些实施方案的一些中，所述条码或标签可使用单碱基延伸测序或用荧光探针或DNA折纸探针的杂交来读出。在这些实施方案的一些中，互补序列通过所述标签或条码鉴定，并且在一些实施方案中所述标签或条码与互补序列无关。

在一些实施方案，对于表观遗传测序，可用任何方法对固定化DNA测序或作图(mapping)。在一些实施方案中，一旦进行测序或作图，可鉴定固定化、拉伸的DNA分子的一些。在一些实施方案中，在我们知道拉伸、固定化的DNA分子的身份（identity）后，我们可用抗体(或相似试剂)探针检测所述拉伸、固定化的DNA分子以鉴定表观遗传修饰的位置。

在一些实施方案中，所述方法可进一步包括从探针合成DNA，从而创建延长探针群。在这些实施方案的一些中，所述标签或条码(一旦通过杂交测序或解码)可包含鉴定携带标签的探针沿拉伸的DNA分子的变性位点的位置的信息。在一些实施方案中，位置信息可简单如相对于一个或多个与DNA分子杂交的其它探针的位置。在这些实施方案的一些中，DNA分子的序列可使用来自标签的位置信息和延长探针的重叠多核苷酸序列的组合而组装。

上述本发明的概述不意在描述本发明的每个公开的实施方案或每一个执行。之后的说明书更具体例示了说明性的实施方案。在本申请全文中的若干处，通过实例的列表提供指导，这些实例可以以不同组合使用。在各个情况下，所列清单仅用作代表群并且不应解释为排他的列表。

附图简述

图1. (A) 连接法测序(SBL) DNA折纸探针可在沿Mb大小的单一DNA分子的许多位置处读出5个碱基。(B) DNA折纸包含鉴定5-碱基序列的条码。另外，条码限定所测序的链。沿长分子的读出可用超分辨率显微术成像(C)以产生读出。最后，这些读出可参考测序单元型解析的基因组组装(D)。

图2. 用YOYO-1染色的梳理的（combed）基因组DNA。

图3. 用YOYO-1染色的，Mb长的梳理的dsDNA的合成图像（composite image）(条 =100 µm)。

图4. (A) 显示连接的寡核苷酸沿拉伸的dsDNA正确对齐的图像。标记的DNA包括：用YOYO-1染色的DNA，沿拉伸的DNA杂交并用Cy3-标记的抗-生物素检测的3’生物素-引物(25mer)，和连接至引物或DNA的5’端并用Cy5-标记的抗-DIG检测的短3’DIG-寡核苷酸探针(9mer)。1) 拉伸、杂交和连接后的图像。2) 无连接酶对照。3) 杂交的简并引物没有携带生物素分子因此没有检测到，而连接的寡核苷酸探针携带了3’生物素而不是DIG。(B) 固定化DNA上的3-标记连接法测序。引发位点通过切口酶产生。使用标准SBL荧光探针。